根据不同的水质和用途,对水要进行净化处理。
1.饮用水
饮用水是对人体无害而又无臭、无味,适合人们饮用的水、符合饮用条件的山泉、井水以外,取自江河、湖泊中的水一般要经过除去悬浮物和消毒两方面的处理。水中的悬浮物往往呈细小的胶体状态,不易通过沉降和过滤除去,通常是加入少量的明矾[KAl(SO4)2·12H2O],使它在水中形成氢氧化铝等,将水中悬浮物一起聚沉于底部除去。如果水中的重金属离子和F-等负离子含量不高,符合饮用标准,消毒的方法可将水煮沸饮用,也可在水中加漂白粉或氯气,或用紫外线照射消毒杀菌饮用。
2.工业用水软化处理
水中含金属离子对于不同化学反应生产流程常有害处,需要加以处理除去,水中含Ca2+、Mg2+和Fe2+等离子的称为硬水。硬水中存在的负离子一般是Cl-、SO42-和HCO3-。
通常把水中含有的Ca2+、Mg2+等的总浓度称为硬度。水的硬度单位是mmol/dm3或mol/m3。水的硬度名称和浓度关系如下:
硬度/mmol·dm-3 | >4.5 | 3.0-4.5 | 1.5-3.0 | 0.5-1.5 | <0.5 |
名称 | 极硬水 | 硬水 | 中硬水 | 软水 | 极软水 |
含HCO3-的水称为暂时硬水,加热煮沸产生碳酸盐沉淀,就可使水软化,反应如下:
Ca2++2HCO3- (煮沸)→ CaCO3↓+CO2↑+H2O
含Cl-和SO42-等的硬水,不能通过煮沸变软,常用下面两种方法软化:
(1)加碳酸钠或石灰乳[Ca(OH)2]使它们和Ca2+、Mg2+等形成碳酸盐沉淀:
CaSO4+Na2CO3 → CaCO3↓+Na2SO4
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 → 2CaCO3↓+2H2O
(2)离子交换法软化,将水通过钠型的聚苯乙烯酸型离子交换树脂,使水中的Ca2+置换树脂上的Na+而除去Ca2+。含Ca2+的树脂可用浓食盐水使之再生。
3.有毒元素和离子的处理
若干有毒元素和离子在水中的状态、来源、毒性及饮水中的限量列于表6.2.1中。对表中所列的元素和离子,首先要分析它们的浓度及其来源,浓度超标的必须加以清除。一般是用化学的方法,即加进和这些有毒成分能生成沉淀或氧化还原成另一种无毒物种的制剂。
表6.2.1 水中的有毒元素和离子
元素和离子 | 通常状态 | 来源 | 毒性 | 饮水中限量/mg·dm-3 |
镉 | Cd2+ | 电镀液、废弃的含镉电池 | 骨痛病,损害肾 | 0.01 |
铬 |
Cr2O72-(酸性溶液) CrO42-(碱性溶液) |
电镀液 | 可疑致癌物 | 0.05 |
铅 | Pb2+ | 铅管道、铅颜料、汽油添加剂 | 贫血、肾衰退 | 0.1 |
汞 | Hg2+,Hg22+,CH3Hg+ | 汞电极、电解厂废水 | 水俣病、瘫痪、神经损害 | 0.001 |
砷 | AsO2- | 农药、冶炼 | 肾衰退、精神紊乱 | 0.04 |
氰 | CN- | 电镀液 | 致命 | <0.05 |
下面列出一些具体的方法:
(1)沉淀法。大多数重金属离子(M2+)在碱性溶液中都会和OH-生成氢氧化物沉淀:
M2++2OH- → M(OH)2↓
含CrO42-离子可用钡盐作沉淀剂:
CrO42-+Ba2+ → BaCrO4↓
(2)氧化还原法。氰化物可在碱性条件下,用次氯酸钠(NaClO,漂白粉的主要成分)使之通过出现Cl2,氧化CN-成为无毒成分:
2CN-+5Cl2+10OH- → N2↑+2HCO3-+10Cl-+4H2O
用此方法还可同时除色、除臭以及除去硫化物、酚和醛等。
水中的Hg2+可加入铁粉或锌粉使之还原沉淀除去:
Hg2++Zn → Hg↓+Zn2+